导图社区 人脂肪间充质干细胞外泌体对去势小鼠骨质疏松的预防
人脂肪间充质干细胞外泌体对去势小鼠骨质疏松的预防思维导图,文献阅读ppt,包含研究背景与目的、外泌体优势、讨论、 实验结果、实验方法。
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人脂肪间充质干细胞外泌体对去势小鼠骨质疏松的预防
研究背景与目的
研究背景
骨质疏松的普遍性和影响
骨质疏松是中老年人群常见的全身性骨病,表现为骨量降低、骨微结构破坏和骨脆性增加
随着老龄化社会的到来,我国骨质疏松患者日渐增多,2018年流行病学调查显示,65岁以上人群患病率为32%,女性患病率高达51.6%
现有预防和治疗手段的局限性
骨质疏松发病隐匿,早期发现困难,预防措施如锻炼和预防性服用维生素D和钙片仅能作为辅助手段,不能完全防止骨质疏松的发生
临床上常用的治疗药物如双膦酸盐类、雌激素类、降钙素等,虽能缓解症状,但长期使用易引起并发症如颌骨坏死和肿瘤
干细胞疗法在骨质疏松治疗中的关注
干细胞疗法在多种疾病的治疗中备受关注,尤其是间充质干细胞(MSCs)在骨质疏松症中的治疗研究
尽管动物实验表明干细胞疗法能改善小鼠的骨质疏松症状,但自体MSCs用于治疗骨质疏松的临床试验进展缓慢,且存在安全性问题
研究目的
探索人脂肪间充质干细胞(hASCs)外泌体对骨质疏松小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的影响
研究hASCs外泌体对骨质疏松小鼠BMSCs的成骨分化能力的影响
评估hASCs外泌体对雌激素缺乏引起的骨质疏松的预防效果
通过尾静脉注射hASCs外泌体,观察其在小鼠体内的组织分布情况,并评估其对小鼠雌激素缺乏引起的骨质疏松的预防作用
外泌体优势
外泌体特性
无致瘤性
外泌体不具备致瘤性,减少了干细胞疗法中可能出现的肿瘤并发症风险
低免疫原性
外泌体具有较低的免疫原性,减少了移植排斥反应的风险
高生物安全性
外泌体具有更高的生物安全性,适合临床应用
旁分泌调控作用
外泌体通过旁分泌途径实现对靶细胞的调控作用,影响细胞周围的微环境,这是干细胞疗法作用机制中的重要途径
跨物种应用潜力
外泌体在真核生物中具有高度保守的特性,使得人来源的外泌体能够在小鼠等动物模型中发挥作用,为临床应用提供了更广泛的研究基础
脂肪间充质干细胞优势
来源丰富
脂肪间充质干细胞(ASCs)可以从吸脂手术中废弃的脂肪组织中获取,来源广泛
易获取
相比于骨髓间充质干细胞(BMSCs)和成骨细胞等骨组织来源的细胞,ASCs更容易大量取材且不会对供区造成缺损
供体痛苦小
获取脂肪组织的过程对供体的痛苦较小,提高了供体的接受度
实验方法
细胞与动物
细胞来源
原代hASCs购自美国ScienCell研究实验室
动物实验
使用6周龄雌性BALB/c小鼠,实验经过北京大学生物医学伦理委员会审查批准
细胞培养与成骨诱导
细胞培养
hASCs和mBMSCs分别在增殖培养基中培养扩增
成骨诱导
使用特定的成骨诱导培养基对细胞进行成骨诱导
小鼠骨质疏松模型构建
手术
通过切除小鼠双侧卵巢构建雌激素缺乏模型
细胞提取
术后12周,处死小鼠并提取原代mBMSCs
hASCs外泌体提取与鉴定
外泌体提取
使用超高速离心法从hASCs成骨诱导培养基中提取外泌体
外泌体鉴定
通过透射电镜观察外泌体的微观形态
使用纳米粒子追踪系统(NTA)分析外泌体粒子的尺寸分布
通过Western blot检测外泌体标志蛋白
hASCs外泌体体内分布实验
荧光标记
使用DiR对hASCs外泌体进行荧光标记
尾静脉注射
将标记的外泌体通过尾静脉注射入小鼠体内
荧光检测
在不同时间点处死小鼠,收集各器官并使用IVIS Lumina Series III仪器检测荧光分布
hASCs外泌体体外成骨实验
将hASCs外泌体添加到mBMSCs成骨诱导培养基中
ALP染色与定量
在成骨诱导第3天和第7天进行ALP染色与定量分析
qRT-PCR
检测成骨相关基因的表达情况
hASCs外泌体预防骨质疏松体内实验
分组
将小鼠分为Sham+PBS组、OVX+PBS组和OVX+EXO组
每3天注射一次,共注射8次
骨分析
处死小鼠后收集股骨,进行显微CT(micro-CT)扫描和骨形态学分析
苏木精-伊红染色和Masson染色
组织切片
将小鼠股骨包埋在石蜡中并切片
染色
使用苏木精-伊红(HE)和Masson三色染色
统计分析
使用Prism9.0软件进行数据分析,数据表示为均数±标准差,使用单因素方差分析来分析组间差异
实验结果
hASCs外泌体的提取与鉴定
使用超速离心法成功提取了hASCs外泌体
透射电镜观察显示外泌体为凹面半球状囊泡,直径在100nm左右
纳米粒子追踪系统(NTA)分析显示外泌体粒子的直径主要分布在78.5~206.5nm,平均直径为(156.1±71.5) nm,峰值137.5nm,符合外泌体特征
Western blot检测显示外泌体样本中含有外泌体特异性蛋白CD9和TSG101,而不含外泌体阴性蛋白β-tubulin
hASCs外泌体对骨质疏松小鼠BMSCs成骨分化的影响
hASCs外泌体使骨质疏松小鼠BMSCs的碱性磷酸酶(ALP)染色加深,ALP活性增强
实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测显示,成骨相关基因Runx2、Alp和Ocn的表达在hASCs外泌体处理组中显著上调
hASCs外泌体在小鼠体内的生物分布
使用DiR荧光标记的hASCs外泌体在小鼠体内主要分布于肝脏和脾脏
在注射外泌体后12、24和48小时,股骨内均可观察到荧光信号,且荧光信号强度显著高于注射PBS的对照组
hASCs外泌体预防雌激素缺乏小鼠骨质疏松的效果
显微CT(micro-CT)图像显示,注射hASCs外泌体的雌激素缺乏小鼠股骨内骨小梁较注射PBS的雌激素缺乏小鼠更为致密,骨密度增大
骨形态学分析显示,注射hASCs外泌体的雌激素缺乏小鼠的骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(TbTh)和骨小梁数量(TbN)显著高于注射PBS的雌激素缺乏小鼠,而骨表面积体积比(BS/BV)和骨小梁间隙(TbSp)显著低于注射PBS的雌激素缺乏小鼠
组织学染色(HE和Masson染色)显示,注射hASCs外泌体的雌激素缺乏小鼠股骨内骨小梁组织较注射PBS的雌激素缺乏小鼠增多,骨髓组织占据空间减少
讨论
hASCs外泌体作用机制
促进成骨分化
抑制成脂分化
调节骨-脂肪代谢平衡
骨靶向优化
提升外泌体骨靶向性
增强防治效果
临床应用前景
hASCs外泌体预防骨质疏松
临床转化优势明显